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特開2024-40830濁度推定装置、濁度推定システム、薬剤注入制御システム、濁度推定方法、およびプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024040830
(43)【公開日】2024-03-26
(54)【発明の名称】濁度推定装置、濁度推定システム、薬剤注入制御システム、濁度推定方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
G06T 7/00 20170101AFI20240318BHJP
C02F 1/00 20230101ALI20240318BHJP
G01N 33/18 20060101ALI20240318BHJP
G01N 21/27 20060101ALI20240318BHJP
【ＦＩ】
G06T7/00 300F
C02F1/00 T
C02F1/00 V
G01N33/18 A
G01N21/27 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022145445
(22)【出願日】2022-09-13
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 美彦
(72)【発明者】
【氏名】毛受 卓
(72)【発明者】
【氏名】椛沢 裕一
【テーマコード（参考）】
2G059
5L096
【Ｆターム（参考）】
2G059AA02
2G059AA05
2G059BB06
2G059EE13
2G059KK04
2G059MM02
2G059MM09
2G059MM10
5L096AA02
5L096AA06
5L096GA02
5L096GA41
5L096JA11
(57)【要約】
【課題】 対象となる水の濁度を効率的かつ早期に把握することを可能にすること。
【解決手段】 実施形態の濁度推定装置は、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成する第１の情報作成部と、濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成する第２の情報作成部と、前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定する濁度推定部とを具備する。
【選択図】 図８
【解決手段】 実施形態の濁度推定装置は、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成する第１の情報作成部と、濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成する第２の情報作成部と、前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定する濁度推定部とを具備する。
【選択図】 図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の濁度の異なる水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成する第１の情報作成部と、
濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成する第２の情報作成部と、
前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定する濁度推定部と
を具備する、濁度推定装置。
濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成する第２の情報作成部と、
前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定する濁度推定部と
を具備する、濁度推定装置。
【請求項2】
前記特徴量は、色相の情報を含む、請求項１に記載の濁度推定装置。
【請求項3】
前記特徴量は、輝度の情報を含む、請求項１に記載の濁度推定装置。
【請求項4】
前記特徴量は、エッジ強度の情報を含む、請求項１に記載の濁度推定装置。
【請求項5】
前記第１の情報作成部は、
前記特徴量として色相の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深と色相との関係を示す水深－色相情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深と色相との関係を示す水深－色相情報を作成する、
請求項１に記載の濁度推定装置。
前記特徴量として色相の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深と色相との関係を示す水深－色相情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深と色相との関係を示す水深－色相情報を作成する、
請求項１に記載の濁度推定装置。
【請求項6】
前記第１の情報作成部は、
前記特徴量として輝度の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深と輝度との関係を示す水深－輝度情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深と輝度との関係を示す水深－輝度情報を作成する、
請求項１に記載の濁度推定装置。
前記特徴量として輝度の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深と輝度との関係を示す水深－輝度情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深と輝度との関係を示す水深－輝度情報を作成する、
請求項１に記載の濁度推定装置。
【請求項7】
前記第１の情報作成部は、
前記特徴量としてエッジ強度の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を作成する、
請求項１に記載の濁度推定装置。
前記特徴量としてエッジ強度の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を作成する、
請求項１に記載の濁度推定装置。
【請求項8】
前記第１の情報作成部は、さらに、
前記特徴量としてエッジ強度の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を作成し、
前記濁度推定部は、
気象条件に応じて、水深－輝度情報と水深－エッジ強度情報のいずれか一方を用いて、前記濁度推定対象の水の濁度推定を行う、
請求項６に記載の濁度推定装置。
前記特徴量としてエッジ強度の情報を撮影画像から求め、
前記第１の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を濁度別に作成し、
前記第２の情報作成部は、
前記第２の情報として、水深とエッジ強度との関係を示す水深－エッジ強度情報を作成し、
前記濁度推定部は、
気象条件に応じて、水深－輝度情報と水深－エッジ強度情報のいずれか一方を用いて、前記濁度推定対象の水の濁度推定を行う、
請求項６に記載の濁度推定装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の濁度推定装置と、
前記濁度推定対象の水を収容し、水面から水底又は所定の部材までの水深がそれぞれ異なる１つ又は複数の容器と、
前記容器に収容される前記濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影し、水深の異なる複数の撮影画像を生成する撮像装置と、
を具備する、濁度推定システム。
前記濁度推定対象の水を収容し、水面から水底又は所定の部材までの水深がそれぞれ異なる１つ又は複数の容器と、
前記容器に収容される前記濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影し、水深の異なる複数の撮影画像を生成する撮像装置と、
を具備する、濁度推定システム。
【請求項10】
前記容器は、その内側に前記所定の部材を備える１つの容器である、
請求項９に記載の濁度推定システム。
請求項９に記載の濁度推定システム。
【請求項11】
前記所定の部材は、水平の表面を有する部材である、
請求項１０に記載の濁度推定システム。
請求項１０に記載の濁度推定システム。
【請求項12】
前記所定の部材は、高さの異なる複数の水平の表面を有する部材である、
請求項１０に記載の濁度推定システム。
請求項１０に記載の濁度推定システム。
【請求項13】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の濁度推定装置と、
前記推定された濁度に応じて、水処理施設での薬剤の注入を制御する薬剤制御部と
を具備する、薬剤注入制御システム。
前記推定された濁度に応じて、水処理施設での薬剤の注入を制御する薬剤制御部と
を具備する、薬剤注入制御システム。
【請求項14】
濁度推定装置が実行する濁度推定方法であって、
濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成することと、
濁度推定対象の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成することと、
前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定することと
を含む、濁度推定方法。
濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成することと、
濁度推定対象の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成することと、
前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定することと
を含む、濁度推定方法。
【請求項15】
コンピュータに、
濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成する機能と、
濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成する機能と、
前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定する機能と
を実現させるためのプログラム。
濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成する機能と、
濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成する機能と、
前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定する機能と
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、濁度推定装置、濁度推定システム、薬剤注入制御システム、濁度推定方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、市中の浄水場などでは、検査員などが定期的に水源にあたる上流のダムや河川などの現場に赴き、採水・水質検査（濁度計測など）を実施している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】五十嵐和秀、外６名、「画像解析による濁度計測のための基礎的検討」、２０１７年、平成２９年度砂防学会研究発表会概要集、ｐ．７２６－７２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した採水・水質検査（濁度計測など）は、現場にて常時行われているわけではないため、例えば水源で一定以上の濁りが発生した場合に、浄水場などでその状況を早期に把握することは難しく、浄水に必要な薬剤の準備・浄水オペレーションの対応が遅れる。
【0005】
また、水源の濁度の状況を把握するためには、人が定期的に現場へ赴かなければならず、また濁度の把握のためには濁度計を用いなければならないため、人手やコスト・時間がかかり、効率的であるとは言い難い。
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、対象となる水の濁度を効率的かつ早期に把握することを可能にする、濁度推定装置、濁度推定システム、薬剤注入制御システム、濁度推定方法、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の濁度推定装置は、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる濁度別の水深の異なる複数の撮影画像に基づいて、水深と所定の特徴量との関係を示す第１の情報を濁度別に作成する第１の情報作成部と、濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる水深の異なる複数の撮影画像複数の撮影画像に基づいて、水深と前記特徴量との関係を示す第２の情報を作成する第２の情報作成部と、前記濁度別の第１の情報と前記第２の情報とを用いて、前記濁度推定対象の水の濁度を推定する濁度推定部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。
【0010】
以下に説明する各実施形態では、例えば調査員などが現場に行って採水や濁度計測を行うことなく、現場に設置される撮像装置の撮影画像からリモートセンシングにて現場の水の濁度の状況を把握することを可能にする。これを実現するため、各実施形態では、現場から濁度推定装置に伝送される撮影画像より特定の特徴量を求め、その特徴量から現場の水の濁度を推定する。
【0011】
第１の実施形態では、上記特徴量として「色相」の値を採用する例を示す。第２の実施形態では、上記特徴量として「平均輝度」の値もしくは「エッジ強度」の値を採用する例を示す。
【0012】
＜第１の実施形態＞
最初に、第１の実施形態について説明する。
最初に、第１の実施形態について説明する。
【0013】
（システム全体の構成）
図１に、第１の実施形態に係る濁度推定装置を含むシステム全体の構成の一例を示す。
図１に、第１の実施形態に係る濁度推定装置を含むシステム全体の構成の一例を示す。
【0014】
図１に示されるように、水源であるダムや河川などの現場１００の管理区域には、管理装置１、容器１０１、部材１０２、監視カメラ（撮像装置）１１等が設置される。現場１００は無人化されており、常時、現場の水の容器１０１への通水や監視カメラ１１による撮影が行われ、常時、撮影画像が管理装置１から濁度推定装置２へ伝送されるようになっている。
【0015】
容器１０１は、ダムや河川などから得られる濁度推定対象の水を収容する。ダムや河川などの水は、常時、自動的に容器１０１に流入するとともに容器１０１から流出し、容器１０内の水の水面の高さは一定に保たれているものとする。
【0016】
容器１０１は、内側に所定の部材１０２を備える。部材１０２は、階段状の複数の段差を有する部材であり、高さの異なる複数の水平の表面を有する。この部材１０２は、水面から部材１０２までの深さ（以降、「水深」と呼ぶ。）がそれぞれ異なるように（すなわち、複数種類の水深が形成されるように）構成されている。部材１０２の詳細については後で述べる。
【0017】
なお、図１の例では、複数の段差を有する部材１０２を用いることで、１つの容器で複数種類の水深を実現しているが、この例に限定されるものではない。例えば、部材１０２を用いずに、複数の容器で複数種類の水深を実現してもよい。また、部材１０２を用いずに、高さの異なる複数の底を有する１つの容器１０１を用いて、複数種類の水深を実現してもよい。
【0018】
監視カメラ１１は、容器１０１に収容される水の水面上方に設置される。監視カメラ１１は、容器１０１に収容される水を異なる水深毎に水面の上から一定の時間間隔で撮影し、「水深の異なる複数の撮影画像」を生成する。監視カメラ１１には、汎用のネットワークカメラを適用してもよい。
【0019】
管理装置１は、監視カメラ１１から得られた「水深の異なる複数の撮影画像」を、濁度推定装置２に伝送する。その際に、それぞれの水深の値を示す情報も併せて伝送してもよい。濁度推定装置２は、例えば所定の地域の事業所などに設けられるコンピュータに相当するものである。上記した容器１０１、監視カメラ１１、管理装置１、および濁度推定装置２は、濁度推定システムを構成する。
【0020】
第１の実施形態に係る濁度推定装置２は、管理装置１から伝送されてくる「水深の異なる複数の撮影画像」から、「水深毎の色相」を取得する。
【0021】
濁度推定装置２は、具体的には、管理装置１から伝送されてくる「水深の異なる複数の撮影画像」から「水深と色相との関係」を求め、求めた「水深と色相との関係」を示す情報と、後述する濁度推定用のデータベースの各情報とを比較することで、容器１０１内の水の濁度を推定する。濁度推定用のデータベース（以降、「データベース」と称す。）は、予め濁度の異なる水ごとにそれぞれ撮影しておいた濁度別の「水深の異なる複数の撮影画像」から求められる濁度別の「水深と色相との関係」を示す情報を含むものである。より具体的な濁度推定の手法については後で述べる。
【0022】
濁度推定装置２は、推定した濁度を示す情報を所定の表示装置に表示したり、各所に設置されるコンピュータなどの所定の装置（管理装置３を含む）へ伝送したりする。また、濁度推定装置２は、例えば推定した濁度が上昇して予め定めたアラーム発生対象の濁度レンジに入ると、アラームを発生して所定の装置に通知したりする。
【0023】
水処理施設３００は、例えば浄水場であり、管理装置３、池（混和池など）３０１、薬剤注入装置（凝集剤注入装置など）３０２、攪拌装置３０３、薬剤制御部３１等が設置される。管理装置３、薬剤制御部３１、および上記した濁度推定装置２は、薬剤注入制御システムを構成する。
【0024】
管理装置３は、濁度推定装置２から伝送される濁度を示す情報を受信し、それを薬剤制御部３１へ伝える。薬剤制御部３１は、濁度推定装置２により推定された濁度に応じて、水処理施設での薬剤（例えば凝集剤）の注入を制御したり、攪拌装置３０３の攪拌動作を制御したりする。例えば、濁度推定装置２により推定された濁度が、ある閾値を超えた場合に、薬剤注入装置３０２により行われる薬剤の注入量または注入率を増加させる、あるいは止めていた注入動作を開始する制御を行ったりする。
【0025】
【0026】
図２Ａは、複数の容器（例えば、バケツやビーカーなど）を用いて水深が異なる複数の水を監視カメラ１１で撮影する方式を示している。この場合、各容器は所定の色（例えば、白色）を有するものとする。一方、図２Ｂは、複数種類の水深を実現する部材を備える１つの容器を用いて水を監視カメラ１１で撮影する方式を示している。なお、図２Ｂに示される容器は、図１に示される容器と同様のものであってもよいが、異なる容器を使用してもよい。
【0027】
図２Ａには、２つの容器１０１Ａ，１０１Ｂのみが示されているが、より多くの容器を用意することで、より多くの水深の水を撮影するようにしてもよい。また、１つの容器に入れる水の深さを例えば１（ｃｍ）刻みで変えていくことで、複数種類の水深の水を撮影するようにしてもよい。
【0028】
図２Ｂには、前述したように階段状の複数の段差を有する部材１０２を内側に備える容器１０１が示されている。部材１０２は、例えば水底からの高さの異なる複数（例えば４つ）の水平の表面（撮影される側の面）を有し、これらの表面により水面からの複数種類の水深を実現する。監視カメラ１１は、このような部材１０２を備える容器１０１に入った水を撮影する。監視カメラ１１から得られる撮影画像には、水深が異なる複数（例えば４つ）の領域が映る。各領域は水深が異なることから、各領域によって水面の色が異なって映る。即ち、各領域の色相は異なる。
【0029】
なお、図２Ｂの例では、複数の段差を有する部材１０２を用いることで、１つの容器で複数種類の水深を実現しているが、この例に限定されるものではない。例えば、部材１０２を用いずに、１つの容器１０１で底が複数の段差を有するものを用いて、複数種類の水深を実現してもよい。
【0030】
図２Ａに示される方式と図２Ｂに示される方式のいずれにおいても、データベースを作成するにあたっては、まず、複数種類の濁度の水を用意する。複数種類の濁度の水を用意するためには、１カ所（例えばある河川）だけでなく、複数カ所（例えば複数の河川）で水を取得してもよい。また、河川やダムなどのような現地の水を取得することに限らず、例えば人工的に現地の水を再現した模擬水を採用してもよい。また、例えば原水を希釈することで特定の濁度を有する水を作ってもよい。本例では、１つの河川につき、１種類又は複数種類の濁度の水を取得するものとする。このような水の取得を複数カ所の河川で実施する。撮影では、１種類の濁度の水につき、複数種類の水深の撮影画像を得る。このような撮影画像の取得を、複数種類の濁度の水に対して行う。
【0031】
【0032】
図２Ａに示される方式では、１種類の濁度の水につき、容器１０１Ａまたは１０１Ｂを用い、当該水を容器に入れ、異なる水深毎に撮影を行う。この場合、撮影を行う回数Ｍは、Ｍ＝（河川の数）×（濁度の数）×（水深の数）となる。
【0033】
図２Ｂに示される方式では、１種類の濁度の水につき、部材１０２を備える１つの容器１０１を用い、当該水を容器１０１に入れ、複数種類の水深の水を一度に撮影する。この場合、撮影を行う回数Ｎは、Ｎ＝（河川の数）×（濁度の数）となる。
【0034】
【0035】
このようにすることで、図２Ａに示される方式と図２Ｂに示される方式のいずれにおいても、撮影により「濁度別の水深の異なる複数の撮影画像」が得られる。当該撮影画像からは、濁度別の「水深毎の色相」が得られる。
【0036】
【0037】
図３に示されるように、濁度推定装置２は、バスＢＬに接続される受信部２１、処理部２２、入力部２３、表示部２４、記憶部２５、および送信部２６を備える。記憶部２５は、主記憶部２５１および補助記憶部２５２を含む。
【0038】
受信部２１は、外部から伝送されてくるデータ（例えば、管理装置１から伝送されてくる「水深の異なる複数の撮影画像」など）を受信する受信装置に相当する。
【0039】
処理部２２は、プロセッサに相当するものであり、バスＢＬに接続される各部を制御する。処理部２２は、記憶部２５に記憶されるプログラムやデータベースを実行する。
【0040】
入力部２３は、キーボードやタッチパネル、ポインティングデバイスなどの入力装置に相当する。
【0041】
表示部２４は、各種の情報（例えば、推定された濁度を示す情報など）を画面に表示する表示装置に相当する。
【0042】
記憶部２５の主記憶部２５１は、プロセッサが実行するプログラムなどを記憶する記憶装置に相当し、補助記憶部２５２は、各種のデータを記憶する記憶装置に相当する。
【0043】
送信部２６は、各種の情報（例えば、推定された濁度を示す情報など）を外部の装置（例えば、管理装置３など）へ送信する送信装置に相当する。
【0044】
（濁度推定に関わる機能の構成）
図４に、処理部２２が実行するプログラムにより実現される濁度推定機能（濁度推定に関わる機能）の構成の一例を示す。ただし、図４に示される構成はこの例に限定されるものではなく、適宜変形して実施してもよい。
図４に、処理部２２が実行するプログラムにより実現される濁度推定機能（濁度推定に関わる機能）の構成の一例を示す。ただし、図４に示される構成はこの例に限定されるものではなく、適宜変形して実施してもよい。
【0045】
本実施形態に係る濁度推定機能は、第１の情報作成部（濁度別の水深－色相情報作成部）２２１、第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－色相情報作成部）２２２、および濁度推定部２２３を含む。
【0046】
第１の情報作成部２２１は、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「濁度別の水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深と色相との関係」を示す第１の情報Ｄ１１を濁度別に作成する機能を有する。作成された個々の第１の情報Ｄ１１は、記憶部２５内の所定の領域にデータベース２２０として記憶される。
【0047】
第２の情報作成部２２２は、濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深と色相との関係」を示す第２の情報Ｄ１２を作成する機能を有する。
【0048】
濁度推定部２２３は、データベース２２０に含まれる濁度別の第１の情報Ｄ１１と第２の情報Ｄ１２とを用いて、濁度推定対象の水の濁度を推定する機能を有する。
【0049】
具体的には、濁度推定部２２３は、濁度別の第１の情報Ｄ１１に示される濁度別の「水深と色相との関係」の中から、第２の情報Ｄ１２に示される濁度推定対象の水の「水深と色相との関係」に最も近い第１の情報Ｄ１１（＝情報Ｄ１３）を選択し、選択した情報Ｄ１３の「水深と色相との関係」から、濁度推定対象の水の濁度を求める。
【0050】
（濁度と色相との関係）
図５に、濁度と色相との関係を示す。
図５に、濁度と色相との関係を示す。
【0051】
【0052】
例えば、濁度が１１（度）の水については、撮影画像から得られる色相Ｈは７０（°）と認識される。濁度が３０（度）の水については、撮影画像から得られる色相Ｈは５２（°）と認識される。濁度が５７（度）の水については、撮影画像から得られる色相Ｈは４０（°）と認識される。濁度が２３２（度）の水については、撮影画像から得られる色相Ｈは２８～４０（°）の範囲と認識される。
【0053】
すなわち、水の濁度が高いほど、色相Ｈは小さくなるとともに、その分解能が低下し、濁度の小さな違いが判別し難くなる。水の濁度が高いほど、濁度の推定に適する水深は浅く、水の濁度が低いほど、濁度の推定に適する水深は深い傾向がある。
【0054】
（撮影画像からの情報の抽出）
図６に、撮影画像からの「水深毎の色相」の抽出の手法を示す。
図６に、撮影画像からの「水深毎の色相」の抽出の手法を示す。
【0055】
図６には、図２Ａで説明した容器１０１Ａまたは１０１Ｂと同様な容器に、データベース作成用に用意したある濁度を有する水を入れて撮影した場合に得られる撮影画像Ｇ１１の例が示されている。このような撮影画像は、異なる水深毎に取得される。
【0056】
例えば、容器に水を入れ、水深を例えば（ｃｍ）刻みで変化させながら水深の異なる複数の撮影画像（例えば、ＲＧＢ表色系の画像）を取得し、これら複数の撮影画像をＲＧＢ表色系からＨＳＶ色空間に変換し、水深毎の画像を得る。
【0057】
次に、各画像から、それぞれの水面の色相を求めるため、画像中央に注視領域（ＲＯＩ）を設定する。そして、画像毎に、ＲＯＩ内の全画素を対象として、色相ＨのヒストグラムＧ１２を生成し、色相Ｈの最頻値を示す色相Ｈピーク（°）を求めてテーブルＧ１３にまとめる。例えば、水深１（ｃｍ）の撮影画像の色相Ｈピークが３９（°）であった場合、テーブルＧ１３においては、水深１（ｃｍ）に対応する色相Ｈピークとして３９（°）が記憶される。
【0058】
このようにして作成したテーブルＧ１３は、ある濁度を有する水の「水深と色相との関係」を示す第１の情報Ｄ１１に相当するものである。この第１の情報Ｄ１１は、当該濁度を属性情報として備える。
【0059】
（適切なヒストグラム）
図６で説明したヒストグラムは、多峰となる場合と単峰となる場合がある。
図６で説明したヒストグラムは、多峰となる場合と単峰となる場合がある。
【0060】
【0061】
図７Ａに示されるように多峰となったヒストグラムでは、色相Ｈのピークを判定することが困難となる。図７Ｂに示されるように単峰となったヒストグラムでは、容易に色相Ｈのピークを判定することができる。ヒストグラムが多峰となる場合、水深が適切でないことが考えられ、容器の底の色や水面の太陽光反射などの影響で、色相Ｈの値が定まらないことを意味する。そのような場合、水の濁度に応じた適切な水深を設定し直した上で、撮影画像の再取得およびヒストグラムの再生成を行う。
【0062】
（グラフ上へのプロット）
図６で説明したテーブルＧ１３は、ある濁度を有する水の「水深と色相との関係」を示すものであるが、このような情報は濁度別に作成される。
図６で説明したテーブルＧ１３は、ある濁度を有する水の「水深と色相との関係」を示すものであるが、このような情報は濁度別に作成される。
【0063】
図８に、濁度別に作成されたテーブルＧ１３の情報をグラフ上にプロットした例を示す。
【0064】
図８中に示されるグラフＧ１６は、濁度別に作成されたテーブルＧ１３の情報をグラフ上に個々の点としてプロットしたものである。図８中に示されるグラフＧ１７は、グラフＧ１６中の有意なデータが存在する範囲４０を拡大して示したものである。各グラフ中、横軸は水深（ｃｍ）を示し、縦軸は色相（°）を示す。
【0065】
グラフＧ１７には、濁度別に、以下の７種類のデータがプロットされている。
【0066】
・採水した場所：Ａ地区、濁度：３２（度）、使用した容器：ビーカー
・採水した場所：Ａ地区、濁度：３２（度）、使用した容器：白バケツ
・採水した場所：Ｂ地区、濁度：４１（度）、使用した容器：ビーカー
・採水した場所：Ｂ地区、濁度：４１（度）、使用した容器：白バケツ
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：８９（度）、使用した容器：ビーカー
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：５５０（度）、使用した容器：ビーカー
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：５５０（度）、使用した容器：白バケツ
ただし、図８に示される例は一例であって、この例に限定されるものではない。
・採水した場所：Ａ地区、濁度：３２（度）、使用した容器：白バケツ
・採水した場所：Ｂ地区、濁度：４１（度）、使用した容器：ビーカー
・採水した場所：Ｂ地区、濁度：４１（度）、使用した容器：白バケツ
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：８９（度）、使用した容器：ビーカー
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：５５０（度）、使用した容器：ビーカー
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：５５０（度）、使用した容器：白バケツ
ただし、図８に示される例は一例であって、この例に限定されるものではない。
【0067】
例えば、白バケツは、白色のバケツに限らず、白色と異なる色のバケツを用いてもよい。ビーカーについても、所定の色を有するものであってもよい。
【0068】
また、より多くのデータを得るために、３つのＡ～Ｃ地区だけでなく、より多くの地区で水を採取してもよい。また、濁度推定対象となる水の地区が例えばＡ地区だけの場合は、Ａ地区だけから水を採取するようにしてもよい。また、使用する容器はビーカーや白バケツに限らず、他の種類の容器をも用いて水を採取してもよい。また、使用する容器の種類を１種類に統一してもよい。その際に例えば図２Ｂで説明した部材１０２を内側に備える容器１０１またはその他の種類の容器を採用してもよい。
【0069】
（水深－色相曲線の作成）
前述した第１の情報作成部２２１は、例えば、グラフＧ１７上の濁度別のプロット群に基づいて、「水深と色相との関係」を示す濁度別の第１の情報Ｄ１１を作成する。それぞれの第１の情報Ｄ１１は、グラフＧ１７上の濁度別のプロット群そのものであってもよいが、必要に応じて調整することが望ましい。本実施形態では、濁度別のプロット群を、濁度別の曲線（以降、「水深－色相曲線」と称す。）として表現する。その際に、最小二乗法などの手法を適用してもよい。また、濁度推定の精度低下の原因となるプロット群については、所定の補正もしくは削除を行うものとする。また、色相に一定以上のばらつきがある範囲を対象に、所定の閾値を超える外れ値を除いた上で平均化を行ってもよい。
前述した第１の情報作成部２２１は、例えば、グラフＧ１７上の濁度別のプロット群に基づいて、「水深と色相との関係」を示す濁度別の第１の情報Ｄ１１を作成する。それぞれの第１の情報Ｄ１１は、グラフＧ１７上の濁度別のプロット群そのものであってもよいが、必要に応じて調整することが望ましい。本実施形態では、濁度別のプロット群を、濁度別の曲線（以降、「水深－色相曲線」と称す。）として表現する。その際に、最小二乗法などの手法を適用してもよい。また、濁度推定の精度低下の原因となるプロット群については、所定の補正もしくは削除を行うものとする。また、色相に一定以上のばらつきがある範囲を対象に、所定の閾値を超える外れ値を除いた上で平均化を行ってもよい。
【0070】
濁度別のプロット群を、濁度別の「水深－色相曲線」として表現しておくことにより、濁度推定対象となる水の「水深－色相曲線」が、濁度別の「水深－色相曲線」のいずれに該当するのかを、判定しやすくなる。
【0071】
図８中に示されるテーブルＧ１８は、濁度（及び色相）と濁度の推定に適した水深（ｃｍ）との関係を大まかに示すものである。
【0072】
前述したように、水の濁度が高いほど、色相Ｈは小さくなるとともに、その分解能が低下し、濁度の小さな違いが判別し難くなる。水の濁度が高いほど、濁度の推定に適する水深は浅く、水の濁度が低いほど、濁度の推定に適する水深は深い傾向がある。
【0073】
例えば、７種の水のうち濁度が最も低い「Ａ地区で採水した濁度３２（度）の水（ビーカー）」および「Ａ地区で採水した濁度３２（度）の水（白バケツ）」は、グラフＧ１７上のプロットを見ると、水深が低い範囲（例えば１０（ｃｍ）未満）では、色相にばらつきが見られるが、水深が高い符号４１の範囲（例えば１０～３０（ｃｍ）付近）では、色相のばらつきが抑えられており、安定した色相（例えば５５（°）付近）が見られる。
【0074】
その次に濁度が低い「Ｂ地区で採水した濁度４１（度）の水（ビーカー）」および「Ｂ地区で採水した濁度４１（度）の水（白バケツ）」も、同様な傾向があり、水深が高い符号４２の範囲で、色相のばらつきが抑えられており、安定した色相（例えば３８（°）付近）が見られる。
【0075】
「Ｃ地区で採水した濁度８９（度）の水（ビーカー）」は、水深が浅い符号４３の範囲（例えば１０（ｃｍ）付近もしくはそれ以下）で、色相（例えば３２～４０（°））が見られる。
【0076】
最も濁度が高い「Ｄ地区で採水した濁度５５０（度）の水（ビーカー）」および「Ｄ地区で採水した濁度５５０（度）の水（白バケツ）」は、それぞれ、水深が浅い符号４４の範囲（例えば１０（ｃｍ）付近もしくはそれ以下）で、色相（例えば２５～３０（°））が見られ、また、符号４５の範囲（例えば１０（ｃｍ）付近もしくはそれ以下）で、色相（例えば１０～２０（°））が見られる。
【0077】
このように、濁度毎に、色相の安定する水深レンジが存在する。よって、濁度別の「水深と色相との関係」を作成する際には、濁度毎に、色相の安定する水深レンジのプロット群を残し、それ以外のレンジのプロット群については所定の補正もしくは削除を行うようにしてもよい。
【0078】
【0079】
例えばＭ種類の濁度の異なる複数種類の河川水が取得され（ステップＳ１１）、Ｍ種類の濁度別に、容器に河川水が入れられ、水深Ｎ種類の撮影画像（例えば、ＲＧＢ表色系の画像）を取得する処理が行われる（ステップＳ１２）。
【0080】
以降、取得された「濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類」の撮影画像につき、第１の情報作成部２２１により各種の処理が行われる。
【0081】
第１の情報作成部２２１は、「濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類」の撮影画像を得ると、各撮影画像の色空間をＲＧＢからＨＳＶに変換する（ステップＳ１３）。
【0082】
次に、第１の情報作成部２２１は、各撮影画像（ＨＳＶ変換後の各Ｈ画像）内に注視領域（ＲＯＩ）を設定する（ステップＳ１４）。
【0083】
次に、第１の情報作成部２２１は、各Ｈ画像においてＲＯＩ内画素から色相を抽出する処理（各画素値のヒストグラムを生成して最頻値を選択する処理を含む。）を行う（ステップＳ１５）。
【0084】
最後に、第１の情報作成部２２１は、濁度別に抽出した水深毎の色相を用いて、濁度別の「水深－色相曲線」（第１の情報Ｄ１１に相当）を作成し、これを用いてデータベース２２０を構築する（ステップＳ１６）。
【0085】
次に、図１０を参照して、濁度推定対象の水の濁度を推定するための処理手順の一例を説明する。
【0086】
例えば水源がある現場１００には、水源の水が通水する所定の容器が設置されており、監視カメラ１１により容器内の水の水面が常時撮影され、「水深Ｎ種類」の撮影画像が生成される（ステップＳ２１）。生成された「水深Ｎ種類」の撮影画像は、管理装置１から濁度推定装置２へ伝送される。
【0087】
以降、取得された「水深Ｎ種類」の撮影画像につき、第２の情報作成部２２２により各種の処理が行われ、最後に濁度推定部２２３により濁度推定の処理が行われることになる。
【0088】
第２の情報作成部２２２は、「水深Ｎ種類」の撮影画像を得ると、各撮影画像の色空間をＲＧＢからＨＳＶに変換する（ステップＳ２２）。
【0089】
次に、第２の情報作成部２２２は、各撮影画像（ＨＳＶ変換後の各Ｈ画像）内に注視領域（ＲＯＩ）を設定する（ステップＳ２３）。
【0090】
次に、第２の情報作成部２２２は、各Ｈ画像においてＲＯＩ内画素から色相を抽出する処理（各画素値のヒストグラムを生成して最頻値を選択する処理を含む。）を行う（ステップＳ２４）。
【0091】
次に、第２の情報作成部２２２は、抽出した水深毎の色相を用いて、濁度推定対象の水の「水深－色相情報」（第２の情報Ｄ１２に相当）を作成する（ステップＳ２５）。
【0092】
最後に、濁度推定部２２３は、濁度推定対象の水の「水深－色相情報」を、濁度別の「水深―色相曲線」上にプロットし、重なりが最大となる「水深―色相曲線」（情報Ｄ１３に相当）を特定し、特定した「水深―色相曲線」の属性情報から、濁度推定対象の水の濁度を求めて表示装置などに出力する（ステップＳ２６）。
【0093】
第１の実施形態によれば、ダムや河川に設置した監視カメラの撮影画像から得られる色相および水深の情報に基づき、現場の水の濁度を推定することが可能になる。そのため、リモートセンシングにて現場の水の濁度を把握することが可能となり、人が現場に赴いて濁度計を用いた濁度計測を行うことが不要となる。また、撮影画像から得られる色相および水深の情報に基づき、水源における濁度変化をタイムリーに把握することが可能になるので、水源において発生しうる過度の濁りを早期に検知でき、例えば下流の浄水場における効率的な浄水オペレーションが可能となる。
【0094】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0095】
（システム全体の構成）
第２の実施形態に係る濁度推定装置を含むシステム全体の構成は、図１に示されるものと同様となるが、容器１０１内の構造や濁度推定装置２の処理などが異なる。
第２の実施形態に係る濁度推定装置を含むシステム全体の構成は、図１に示されるものと同様となるが、容器１０１内の構造や濁度推定装置２の処理などが異なる。
【0096】
第１の実施形態では、容器１０１を使用する場合の例では、その中に複数種類の水深を実現する部材１０２を配置することで、監視カメラ１１の撮影画像から「水深毎の色相」を得られるようにする例を示した。
【0097】
これに対し、第２の実施形態では、容器１０１を使用する場合、例えば容器１０１の中の部材１０２の高さの異なる複数の表面のそれぞれに、後述するプレート（部材）１０３を配置することで、監視カメラ１１の撮影画像から「水深毎のプレートの平均輝度」もしくは「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」を得られるようにする。この場合、水面から各プレート１０３までの深さ（以降、「水深」と呼ぶ。）が異なることから、複数種類の水深を実現しているといえる。
【0098】
ただし、各プレート１０３の設置は、必ずしも必要とされるものではない。例えば、
監視カメラ１１の撮影画像から「水深毎のある部分の平均輝度」や「水深毎のある部分の輪郭部のエッジ強度」を得ることが可能な構造が容器１０１内に設けられる場合は、各プレート１０３の設置を省略してもよい。
監視カメラ１１の撮影画像から「水深毎のある部分の平均輝度」や「水深毎のある部分の輪郭部のエッジ強度」を得ることが可能な構造が容器１０１内に設けられる場合は、各プレート１０３の設置を省略してもよい。
【0099】
また、プレート１０３を配置する場合、プレート１０３を配置するための構造や使用する容器は、上記した例に限定されるものではない。別の形態で複数種類の水深を実現してもよい。
【0100】
例えば、部材１０２を用いずに、複数の容器を用意し、各容器の底にそれぞれプレート１０３を配置した上で、複数種類の水深を実現してもよい。また、部材１０２を用いずに、１つの容器に高さの異なる複数の底を設け、各底にそれぞれプレート１０３を配置することで、複数種類の水深を実現してもよい。
【0101】
第２の実施形態に係る濁度推定装置２は、管理装置１から伝送されてくる「水深の異なる複数の撮影画像」から、「水深毎の色相」ではなく、「水深毎のプレートの表面の平均輝度」もしくは「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」を取得する。
【0102】
濁度推定装置２は、具体的には、管理装置１から伝送されてくる「水深の異なる複数の撮影画像」から「水深毎のプレートの表面の平均輝度」もしくは「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」を求め、求めた「水深毎のプレートの表面の平均輝度」もしくは「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」を示す情報と、後述する濁度推定用のデータベースの各情報とを比較することで、容器１０１内の水の濁度を推定する。データベースは、予め濁度の異なる水ごとにそれぞれ撮影しておいた濁度別の「水深の異なる複数の撮影画像」から求められる濁度別の「水深毎のプレートの表面の平均輝度」もしくは「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」を示す情報を含むものである。より具体的な濁度推定の手法については後で述べる。
【0103】
（データベース作成のための撮影方式）
第２の実施形態に係る各種の撮影方式は、図２Ａ及び図２Ｂで説明したものと同様となる。ただし、図２Ａの例においては、各容器の底にプレート１０３を配置するものとする、また、図２Ｂの例においては、部材１０２の高さの異なる複数の表面のそれぞれに、後述するプレート（部材）１０３を配置するものとする。
第２の実施形態に係る各種の撮影方式は、図２Ａ及び図２Ｂで説明したものと同様となる。ただし、図２Ａの例においては、各容器の底にプレート１０３を配置するものとする、また、図２Ｂの例においては、部材１０２の高さの異なる複数の表面のそれぞれに、後述するプレート（部材）１０３を配置するものとする。
【0104】
図２Ａに示される方式と図２Ｂに示される方式のいずれにおいても、撮影により「濁度別の水深の異なる複数の撮影画像」が得られる。当該撮影画像からは、濁度別の「水深毎のプレートの表面の平均輝度」および濁度別の「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」が得られる。
【0105】
（撮影画像からの情報の抽出）
図１１に、撮影画像からの「水深毎のプレートの表面の平均輝度」および「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」の抽出の手法を示す。
図１１に、撮影画像からの「水深毎のプレートの表面の平均輝度」および「水深毎のプレートの輪郭部のエッジ強度」の抽出の手法を示す。
【0106】
図１１は、図２Ａで説明した容器１０１Ａまたは１０１Ｂと同様な容器の底に白いプレート（白プレート）１０３を配置して、データベース作成用に用意したある濁度を有する水を撮影した場合に得られる撮影画像Ｇ２１の例が示されている。このような撮影画像は、異なる水深毎に取得される。
【0107】
例えば、容器に水を入れ、水深を例えば（ｃｍ）刻みで変化させながら水深の異なる複数の撮影画像（例えば、ＲＧＢ表色系の画像）を取得し、これら複数の撮影画像をモノクロ画像に変換し、水深毎の画像を得る。
【0108】
次に、各画像から、それぞれの「プレートの表面の平均輝度」および「プレートの輪郭部のエッジ強度」を求めるため、プレート１０３全体を含むように注視領域（ＲＯＩ）を設定する。
【0109】
そして、ＲＯＩ内の領域から「プレートの表面の平均輝度」を求める。例えば、必要に応じてプレート表面の輝度を得やすくするために所定の画像処理が施されたモノクロ画像Ｇ２２のＲＯＩ内から、白いプレート１０３が存在する領域の輝度を画像毎に求め、その平均値である平均輝度を求める。また、ＲＯＩ内の領域から「プレートの輪郭部のエッジ強度」を求める。例えば、必要に応じてエッジ強度を得やすくするために所定の画像処理が施されたモノクロ画像Ｇ２３のＲＯＩ内から、白いプレート１０３の輪郭部のエッジ強度を求める。
【0110】
このようにして水深毎に求めた「プレートの表面の平均輝度」および「プレートの輪郭部のエッジ強度」をテーブルＧ２４にまとめる。
【0111】
このようにして作成したテーブルＧ２４は、ある濁度を有する水の「水深と平均輝度との関係」を示す第１の情報Ｄ２１および「水深とエッジ強度との関係」を示す第１の情報Ｄ３１に相当する。第１の情報Ｄ２１および第１の情報Ｄ３１は、当該濁度を属性情報として備える。
【0112】
なお、第１の情報Ｄ２１および第１の情報Ｄ３１の詳細については後で述べる。
【0113】
（濁度推定装置２のハードウェア構成）
第２の実施形態に係る濁度推定装置２のハードウェア構成は、図３で説明したものと同様となる。
第２の実施形態に係る濁度推定装置２のハードウェア構成は、図３で説明したものと同様となる。
【0114】
（濁度推定に関わる機能の構成）
図１２に、処理部２２が実行するプログラムにより実現される濁度推定機能（濁度推定に関わる機能）の構成の一例を示す。ただし、図１２に示される構成はこの例に限定されるものではなく、適宜変形して実施してもよい。
図１２に、処理部２２が実行するプログラムにより実現される濁度推定機能（濁度推定に関わる機能）の構成の一例を示す。ただし、図１２に示される構成はこの例に限定されるものではなく、適宜変形して実施してもよい。
【0115】
本実施形態に係る濁度推定機能は、「平均輝度」に関わる機能として、第１の情報作成部（濁度別の水深－平均輝度情報作成部）２２４Ａおよび第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－平均輝度情報作成部）２２５Ａを含み、「エッジ強度」に関わる機能として、第１の情報作成部（濁度別の水深－エッジ強度情報作成部）２２４Ｂおよび第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－エッジ強度情報作成部）２２５Ｂを含み、さらに双方に共通する機能として濁度推定部２２６を含む。なお、第１の情報作成部２２４Ａと第１の情報作成部２２４Ｂとは、一体化されていてもよい。また、第２の情報作成部２２５Ａと第２の情報作成部２２５Ｂとは、一体化されていてもよい。
【0116】
本実施形態では、気象条件（天候・日照などの条件）に応じて、「平均輝度」に関わる機能と「エッジ強度」に関わる機能とを選択的に使用する例を示す。気象条件に応じた処理については後で述べる。
【0117】
なお、必ずしも「平均輝度」に関わる機能と「エッジ強度」に関わる機能の両方が必要とされるものではない。
【0118】
例えば、常時、「エッジ強度」の情報を用いずに、「平均輝度」の情報を用いて濁度推定を行う場合は、第１の情報作成部２２４Ｂおよび第２の情報作成部２２５Ｂを省略するとともに、濁度推定部２２６における「エッジ強度」に関わる処理を省略してもよい。
【0119】
また、常時、「平均輝度」の情報を用いずに、「エッジ強度」の情報を用いて濁度推定を行う場合は、第１の情報作成部２２４Ａおよび第２の情報作成部２２５Ａを省略するとともに、濁度推定部２２６における「平均輝度」に関わる処理を省略してもよい。
【0120】
（「平均輝度」に関わる機能）
第１の情報作成部（濁度別の水深－平均輝度情報作成部）２２４Ａは、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「濁度別の水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深と平均輝度との関係」を示す第１の情報Ｄ２１を濁度別に作成する機能を有する。作成された個々の第１の情報Ｄ２１は、記憶部２５内の所定の領域にデータベース２２０として記憶される。
第１の情報作成部（濁度別の水深－平均輝度情報作成部）２２４Ａは、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「濁度別の水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深と平均輝度との関係」を示す第１の情報Ｄ２１を濁度別に作成する機能を有する。作成された個々の第１の情報Ｄ２１は、記憶部２５内の所定の領域にデータベース２２０として記憶される。
【0121】
第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－平均輝度情報作成部）２２５Ａは、濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深と平均輝度との関係」を示す第２の情報Ｄ２２を作成する機能を有する。
【0122】
濁度推定部２２６は、データベース２２０に含まれる濁度別の第１の情報Ｄ２１と第２の情報Ｄ２２とを用いて、濁度推定対象の水の濁度を推定する機能を有する。
【0123】
具体的には、濁度推定部２２６は、濁度別の第１の情報Ｄ２１に示される濁度別の「水深と平均輝度との関係」の中から、第２の情報Ｄ２２に示される濁度推定対象の水の「水深と平均輝度との関係」に最も近い第１の情報Ｄ２１（＝情報Ｄ２３）を選択し、選択した情報Ｄ２３の「水深と平均輝度との関係」から、濁度推定対象の水の濁度を求める。なお、天候などの環境条件により太陽の日照条件が異なるため、「水深と平均輝度との関係」における水深別の平均輝度は、水深の変化に伴い平均輝度の減衰度合を表す指標（参考値）として考える。
【0124】
（「エッジ強度」に関わる機能）
第１の情報作成部（濁度別の水深－エッジ強度情報作成部）２２４Ｂは、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「濁度別の水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深とエッジ強度との関係」を示す第１の情報Ｄ３１を濁度別に作成する機能を有する。作成された個々の第１の情報Ｄ３１は、記憶部２５内の所定の領域にデータベース２２０として記憶される。
第１の情報作成部（濁度別の水深－エッジ強度情報作成部）２２４Ｂは、濁度の異なる複数種類の水をそれぞれ異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「濁度別の水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深とエッジ強度との関係」を示す第１の情報Ｄ３１を濁度別に作成する機能を有する。作成された個々の第１の情報Ｄ３１は、記憶部２５内の所定の領域にデータベース２２０として記憶される。
【0125】
第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－エッジ強度情報作成部）２２５Ｂは、濁度推定対象の水を異なる水深毎に水面の上から撮影して得られる「水深の異なる複数の撮影画像」（例えば、水深Ｎ種類の撮影画像）に基づいて、「水深とエッジ強度との関係」を示す第２の情報Ｄ３２を作成する機能を有する。
【0126】
濁度推定部２２６は、データベース２２０に含まれる濁度別の第１の情報Ｄ３１と第２の情報Ｄ３２とを用いて、濁度推定対象の水の濁度を推定する機能を有する。
【0127】
具体的には、濁度推定部２２６は、濁度別の第１の情報Ｄ３１に示される濁度別の「水深とエッジ強度との関係」の中から、第２の情報Ｄ３２に示される濁度推定対象の水の「水深とエッジ強度との関係」に最も近い第１の情報Ｄ３１（＝情報Ｄ３３）を選択し、選択した情報Ｄ３３の「水深とエッジ強度との関係」から、濁度推定対象の水の濁度を求める。なお、天候などの環境条件により太陽の日照条件が異なるため、「水深とエッジ強度との関係」における水深別のエッジ強度は、水深の変化に伴いエッジ強度の減衰度合を表す指標（参考値）として考える。
【0128】
（気象条件に応じた選択処理の機能）
前述したように、図１２に示される各種の機能には、「平均輝度」に関わる機能と「エッジ強度」に関わる機能とがあり、気象条件（天候・日照などの条件）に応じて、「平均輝度」に関わる機能と「エッジ強度」に関わる機能とが選択的に使用される。
前述したように、図１２に示される各種の機能には、「平均輝度」に関わる機能と「エッジ強度」に関わる機能とがあり、気象条件（天候・日照などの条件）に応じて、「平均輝度」に関わる機能と「エッジ強度」に関わる機能とが選択的に使用される。
【0129】
例えば、陽射しが強いときには濁度推定対象の水の水面・水中に強い光が当って明るくなったり、また、曇りのときには濁度推定対象の水の水面・水中が暗くなったりすることがある。よって、気象条件によっては、撮影画像から「平均輝度」を精度よく取得することができない場合や、あるいは「エッジ強度」を精度よく取得することができない場合がある。そのような場合、「平均輝度」と「エッジ強度」のうち、どちらか適切な方を選択して濁度推定を実施することが望ましい。その場合、各種の気象条件毎に、「平均輝度」と「エッジ強度」のいずれを使用すべきかを示す基準データを予めデータベース２２０に記録しておき、その基準データに基づき、気象条件に応じて上記選択を行うようにしてもよい。
【0130】
例えば、濁度推定部２２６は、外部から供給される気象条件の情報に応じて、水深－平均輝度情報Ｄ２２と水深－エッジ強度情報Ｄ３２のいずれか一方を用いて、濁度推定対象の水の濁度推定を行う機能を有するように構成してもよい。その際に、水深－平均輝度情報Ｄ２２と水深－エッジ強度情報Ｄ３２のいずれを使用するかを、基準データに基づいて判定するようにしてもよい。
【0131】
また、上記気象条件の情報に応じて、第２の情報作成部２２５Ａおよび第２の情報作成部２２５Ｂの機能のいずれか一方が無効となり、他方が有効となるように構成してもよい。また、この処理が上記基準データに基づいて行われるようにしてもよい。
【0132】
（グラフ上へのプロット）
図１１で説明したテーブルＧ２４は、ある濁度を有する水の「水深と平均輝度との関係」および「水深とエッジ強度との関係」を示すものであるが、このような情報は濁度別に作成される。
図１１で説明したテーブルＧ２４は、ある濁度を有する水の「水深と平均輝度との関係」および「水深とエッジ強度との関係」を示すものであるが、このような情報は濁度別に作成される。
【0133】
【0134】
図１３Ａ中に示されるグラフＧ２５は、濁度別に作成されたテーブルＧ１３の「水深と平均輝度との関係」の情報をグラフ上に個々の点としてプロットしたものである。グラフ中、横軸は水深（ｃｍ）を示し、縦軸は平均輝度を示す。
【0135】
一方、図１３Ｂ中に示されるグラフＧ２６は、濁度別に作成されたテーブルＧ１３の「水深とエッジ強度との関係」の情報をグラフ上に個々の点としてプロットしたものである。グラフ中、横軸は水深（ｃｍ）を示し、縦軸はエッジ強度を示す。
【0136】
各グラフには、濁度別に、以下の４種類のデータがプロットされている。
【0137】
・採水した場所：Ａ地区、濁度：３２（度）
・採水した場所：Ｂ地区、濁度：４１（度）
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：８９（度）
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：５５０（度）
ただし、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される例は一例であって、この例に限定されるものではない。
・採水した場所：Ｂ地区、濁度：４１（度）
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：８９（度）
・採水した場所：Ｃ地区、濁度：５５０（度）
ただし、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される例は一例であって、この例に限定されるものではない。
【0138】
例えば、より多くのデータを得るために、３つのＡ～Ｃ地区だけでなく、より多くの地区で水を採取してもよい。また、濁度推定対象となる水の地区が例えばＡ地区だけの場合は、Ａ地区だけから水を採取するようにしてもよい。
【0139】
（水深－平均輝度曲線の作成）
前述した第１の情報作成部２２４Ａは、例えば、図１３Ａ中グラフＧ２５上の濁度別のプロット群に基づいて、「水深と平均輝度との関係」を示す濁度別の第１の情報Ｄ２１を作成する。それぞれの第１の情報Ｄ２１は、グラフＧ２５上の濁度別のプロット群そのものであってもよいが、必要に応じて調整することが望ましい。本実施形態では、これら濁度別のプロット群を、濁度別の曲線（以降、「水深－平均輝度曲線」と称す。）として表現する。その際に、最小二乗法などの手法を適用してもよい。また、濁度推定の精度低下の原因となるプロット群については、所定の補正もしくは削除を行うものとする。また、平均輝度に一定以上のばらつきがある範囲を対象に、所定の閾値を超える外れ値を除いた上で平均化を行ってもよい。
前述した第１の情報作成部２２４Ａは、例えば、図１３Ａ中グラフＧ２５上の濁度別のプロット群に基づいて、「水深と平均輝度との関係」を示す濁度別の第１の情報Ｄ２１を作成する。それぞれの第１の情報Ｄ２１は、グラフＧ２５上の濁度別のプロット群そのものであってもよいが、必要に応じて調整することが望ましい。本実施形態では、これら濁度別のプロット群を、濁度別の曲線（以降、「水深－平均輝度曲線」と称す。）として表現する。その際に、最小二乗法などの手法を適用してもよい。また、濁度推定の精度低下の原因となるプロット群については、所定の補正もしくは削除を行うものとする。また、平均輝度に一定以上のばらつきがある範囲を対象に、所定の閾値を超える外れ値を除いた上で平均化を行ってもよい。
【0140】
濁度別のプロット群を、濁度別の「水深－平均輝度曲線」として表現しておくことにより、濁度推定対象となる水の「水深－平均輝度曲線」が、濁度別の「水深－平均輝度曲線」のいずれに該当するのかを、判定しやすくなる。
【0141】
（水深－エッジ強度曲線の作成）
前述した第１の情報作成部２２４Ａは、例えば、図１３Ｂ中グラフＧ２６上の濁度別のプロット群に基づいて、「水深とエッジ強度との関係」を示す濁度別の第１の情報Ｄ３１を作成する。それぞれの第１の情報３１は、グラフＧ２５上の濁度別のプロット群そのものであってもよいが、必要に応じて調整することが望ましい。本実施形態では、これら濁度別のプロット群を、濁度別の曲線（以降、「水深－エッジ強度曲線」と称す。）として表現する。その際に、最小二乗法などの手法を適用してもよい。また、濁度推定の精度低下の原因となるプロット群については、所定の補正もしくは削除を行うものとする。また、エッジ強度に一定以上のばらつきがある範囲を対象に、所定の閾値を超える外れ値を除いた上で平均化を行ってもよい。
前述した第１の情報作成部２２４Ａは、例えば、図１３Ｂ中グラフＧ２６上の濁度別のプロット群に基づいて、「水深とエッジ強度との関係」を示す濁度別の第１の情報Ｄ３１を作成する。それぞれの第１の情報３１は、グラフＧ２５上の濁度別のプロット群そのものであってもよいが、必要に応じて調整することが望ましい。本実施形態では、これら濁度別のプロット群を、濁度別の曲線（以降、「水深－エッジ強度曲線」と称す。）として表現する。その際に、最小二乗法などの手法を適用してもよい。また、濁度推定の精度低下の原因となるプロット群については、所定の補正もしくは削除を行うものとする。また、エッジ強度に一定以上のばらつきがある範囲を対象に、所定の閾値を超える外れ値を除いた上で平均化を行ってもよい。
【0142】
濁度別のプロット群を、濁度別の「水深－エッジ強度曲線」として表現しておくことにより、濁度推定対象となる水の「水深－エッジ強度曲線」が、濁度別の「水深－エッジ強度曲線」のいずれに該当するのかを、判定しやすくなる。
【0143】
（濁度推定装置２の動作例）
次に、図１４を参照して、図１２に示されるデータベース２２０を作成するための処理手順の一例を説明する。なお、以下の説明において、第１の情報作成部２２４Ａおよび第１の情報作成部２２４Ｂは、一体化された形で各種の処理を行うように構成されていてもよい。
次に、図１４を参照して、図１２に示されるデータベース２２０を作成するための処理手順の一例を説明する。なお、以下の説明において、第１の情報作成部２２４Ａおよび第１の情報作成部２２４Ｂは、一体化された形で各種の処理を行うように構成されていてもよい。
【0144】
例えばＭ種類の濁度の異なる複数種類の河川水が取得され（ステップＳ３１）、Ｍ種類の濁度別に、白いプレート（白プレート）１０３を沈めた容器に河川水が入れられ、水深Ｎ種類の撮影画像（例えば、ＲＧＢ表色系の画像）を取得する処理が行われる（ステップＳ３２）。
【0145】
以降、取得された「濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類」の撮影画像につき、第１の情報作成部２２４Ａおよび第１の情報作成部２２４Ｂにより各種の処理が行われる。
【0146】
第１の情報作成部２２４Ａおよび第１の情報作成部２２４Ｂは、「濁度Ｍ種類×水深Ｎ種類」の撮影画像を得ると、各撮影画像からモノクロ画像を生成する（ステップＳ３３）。
【0147】
次に、第１の情報作成部２２４Ａおよび第１の情報作成部２２４Ｂは、各撮影画像（ＨＳＶ変換後の各Ｈ画像）内に注視領域（ＲＯＩ）を設定する（ステップＳ３４）。
【0148】
次に、第１の情報作成部２２４Ａおよび第１の情報作成部２２４Ｂは、各Ｈ画像においてＲＯＩ内画素から平均輝度およびエッジ強度を抽出する処理を行う（ステップＳ３５）。
【0149】
最後に、第１の情報作成部２２４Ａは、濁度別に抽出した水深毎の平均輝度を用いて、濁度別の「水深－平均輝度曲線」（第１の情報Ｄ２１に相当）を作成し、第１の情報作成部２２４Ｂは、濁度別に抽出した水深毎の平均輝度を用いて、濁度別の「水深－平均輝度曲線」（第１の情報Ｄ３１に相当）を作成し、これらを用いてデータベース２２０を構築する（ステップＳ３６）。
【0150】
次に、図１５を参照して、濁度推定対象の水の濁度を推定するための処理手順の一例を説明する。なお、以下の説明において、第２の情報作成部２２５Ａおよび第２の情報作成部２２５Ｂは、一体化された形で各種の処理を行うように構成されていてもよい。
【0151】
例えば水源がある現場１００には、水源の水が通水する所定の容器が設置されており、監視カメラ１１により容器内の水の水面が常時撮影され、「水深Ｎ種類」の撮影画像が生成される（ステップＳ４１）。生成された「水深Ｎ種類」の撮影画像は、管理装置１から濁度推定装置２へ伝送される。
【0152】
以降、取得された「水深Ｎ種類」の撮影画像につき、第２の情報作成部２２５Ａおよび第２の情報作成部２２５Ｂにより各種の処理が行われ、最後に濁度推定部２２３により濁度推定の処理が行われることになる。
【0153】
第２の情報作成部２２５Ａおよび第２の情報作成部２２５Ｂは、「水深Ｎ種類」の撮影画像を得ると、各撮影画像の色空間をＲＧＢからＨＳＶに変換する（ステップＳ４２）。
【0154】
次に、第２の情報作成部２２５Ａおよび第２の情報作成部２２５Ｂは、各撮影画像（ＨＳＶ変換後の各Ｈ画像）内に注視領域（ＲＯＩ）を設定する（ステップＳ４３）。
【0155】
次に、気象条件に応じて、第２の情報作成部２２５Ａまたは第２の情報作成部２２５Ｂが、各Ｈ画像においてＲＯＩ内画素から平均輝度またはエッジ強度を抽出する処理を行う（ステップＳ４４）。
【0156】
次に、第２の情報作成部２２５Ａまたは第２の情報作成部２２５Ｂは、抽出した水深毎の平均輝度またはエッジ強度を用いて、濁度推定対象の水の「水深－平均輝度情報」（第２の情報Ｄ２２に相当）または濁度推定対象の水の「水深－エッジ強度情報」（第２の情報Ｄ３２に相当）を作成する（ステップＳ４５）。
【0157】
最後に、濁度推定部２２６は、濁度推定対象の水の「水深－平均輝度情報」を、濁度別の「水深―平均輝度曲線」上にプロットし、重なりが最大となる「水深―平均輝度曲線」（情報Ｄ２３に相当）を特定し、特定した「水深―平均輝度曲線」の属性情報から、濁度推定対象の水の濁度を求めて表示装置などに出力するか、または、濁度推定部２２６は、濁度推定対象の水の「水深－エッジ強度情報」を、濁度別の「水深―エッジ強度曲線」上にプロットし、重なりが最大となる「水深―エッジ強度曲線」（情報Ｄ３３に相当）を特定し、特定した「水深―エッジ強度曲線」の属性情報から、濁度推定対象の水の濁度を求めて表示装置などに出力する（ステップＳ４６）。
【0158】
第２の実施形態によれば、ダムや河川に設置した監視カメラの撮影画像から得られる輝度および水深の情報に基づき、もしくは、エッジ強度および水深の情報に基づき、現場の水の濁度を推定することが可能になる。そのため、リモートセンシングにて現場の水の濁度を把握することが可能となり、人が現場に赴いて濁度計を用いた濁度計測を行うことが不要となる。また、撮影画像から得られる輝度および水深の情報に基づき、もしくは、エッジ強度および水深の情報に基づき、水源における濁度変化をタイムリーに把握することが可能になるので、水源において発生しうる過度の濁りを早期に検知でき、例えば下流の浄水場における効率的な浄水オペレーションが可能となる。
【0159】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0160】
１，３…管理装置、２…濁度推定装置、１１…監視カメラ（撮像装置）、２１…受信部、２２…処理部、２３…入力部、２４…表示部、２５…記憶部、２６…送信部、３１…薬剤制御部、１００…現場、１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ…容器、１０２，１０３…部材、２２０…データベース、２２１…第１の情報作成部（濁度別の水深－色相情報作成部）、２２２…第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－色相情報作成部）、２２３…濁度推定部、２２４Ａ…第１の情報作成部（濁度別の水深－平均輝度情報作成部）、２２５Ａ…第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－平均輝度情報作成部）、２２４Ｂ…第１の情報作成部（濁度別の水深－エッジ強度情報作成部）、２２５Ｂ…第２の情報作成部（濁度推定対象の水深－エッジ強度情報作成部）、２２６…濁度推定部、３００…水処理施設、３０１…池（混和池など）、３０２…薬剤注入装置（凝集剤注入装置など）、３０３…攪拌装置。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
